struct hack - 零大小的数组

Question

#include <iostream>
using namespace std;

struct node1{
    char b[3];
    int c[0];
};

struct node2{
    int c[0];
};

struct node3{
    char b[3];
};


int main() {

    cout << sizeof(node1) << endl;  // prints 4
    cout << sizeof(node2) << endl;  // prints 0
    cout << sizeof(node3) << endl;  // prints 3
}

我的问题是为什么编译器在 node2 中为 int c[0] 分配 0 个字节 但在 node1 的一部分时为其分配 1 个字节。 我假设这 1 个字节是 sizeof(node1) 返回 4 的原因，因为没有它（如在 node3 中）它的大小为 3 还是由于填充？？

还试图理解 node2 不应该有足够的空间来保存指向数组的指针（将在代码的更下方作为灵活数组/结构黑客的一部分分配？

Answer 1

是的，这是关于填充/对齐的。如果您将__attribute__((__packed__)) 添加到末尾[在编写设备驱动程序时有用]，您将获得3 0 3 作为您的输出。

如果 node1 已定义 c[1]，则大小为 8 而不是 7，因为编译器会将 c 对齐到 int 边界。打包后，sizeof 为 7

Answer 2

是的，填充会有所不同。 node1 有填充字节而node3 没有填充字节的原因在于零长度数组的典型用法。

零长度数组通常与转换一起使用：您将一个更大的（可能是可变大小的）对象转换为包含零长度数组的结构。然后，您使用零长度数组访问大对象的“其余部分”，为此，必须正确对齐。填充字节插入到大小为零的数组之前，以使ints 对齐。由于node3 无法做到这一点，因此不需要填充。

例子：

struct Message {
   char Type[3];
   int Data[];    // it compiles without putting 0 explicitly
};

void ReceiveMessage(unsigned char* buffer, size_t length) {
    if(length < sizeof(Message))
        return;
    Message* msg = (Message*)buffer;
    if(!memcmp(msg->Type, "GET", 3)) {
        HandleGet(msg->Data, (length - sizeof(Message))/sizeof(int));
    } else if....

注意：这很老套，但很有效。

Answer 3

c 不会在node1 中分配一个字节。这是因为在b 中添加了填充。

对于b，为了便于 32 位 CPU 获取，它有四个字节大。 32 位 CPU 一次可以从内存中读取 4 个连续字节。要阅读三，他们必须阅读四，然后删除不必要的。因此，为了优化这种行为，编译器用一些字节填充struct。

当值被压入堆栈（即分配参数或局部变量）时，您可以观察到类似的编译器优化。堆栈始终保持与 CPU 的数据总线大小（通常为 32 或 64 位）对齐。

Answer 4

int main() {

  cout << sizeof(node1) << endl;  // prints 4
  cout << sizeof(node2) << endl;  // prints 0
  cout << sizeof(node3) << endl;  // prints 3
}

主函数查询用户定义结构的大小，而不是数组成员的大小。 sizeof() 将返回分配给结构的字节数，字符数组中分配的每个字符分配 1 个字节。字符数组实际上是一个 C 风格的字符串，它以标记字符 '\0' 终止。在评估 sizeof(node1) 时可能包括分配用于保存标记字符的字节，因为它后面还有另一个变量，因此它会读取它，但不包括字符串和结构终止的 sizeof(node3) 中的标记